科研思维引导应用型本科教学的实践与探究——以模拟电子技术教学为例

鲍 婕，赵 磊，施云贵

（黄山学院 机电工程学院，安徽 黄山 245041）

科研思维引导应用型本科教学的实践与探究
——以模拟电子技术教学为例

鲍 婕，赵 磊，施云贵

（黄山学院 机电工程学院，安徽 黄山 245041）

随着我国高等教育模式的不断转变，地方本科高校的应用型人才培养目标定位也日趋明确。区别于研究型大学和职业技术教育，应用型人才要求岗位技能和创新能力兼备，因此对教学科研复合型师资的需求很高。 以应用型本科院校自动化专业模拟电子技术课程的教学为例，将科研思维引入课程教学，使课程理论和工程应用联系起来，给学生以直观的实践认知，从而提升学习兴趣，了解专业领域的技术需求和发展趋势。

科研思维；应用型人才；教学

对于高等学校的两个基本职能，教学与科研工作 的 协调发 展 关 系 到 学 校 教 育 教 学 的 质 量和水 准[1]，关系到学校发展的前途。要围绕地方经济社会发展需求和学校定位，明确培养目标和培养规格，科学构建课程体系，教学科研复合型的师资是应用型院校办 学转型不 可缺少 的 组成 部 分[2]。 教学 和科研 质 量提升无疑是应用型本科院校转型发展的重中之重，是新建应用型本科院校的基础工程。

1 应用型本科院校教学与科研关系的现状

2014 年 2 月，教育部出台《关于地方本科高校转型发展的指导意见》，标志着国内高等教育已由学术型单一发展模式向研究型和应用型平行发展模式转变。地方本科院校作为我国高等教育的重要组成部分，提升办学质量、突出专业应用特色、培养应用型人才是其转型发展的核心。 2014 年的“驻马店共识”明确提出并达成共识的发展方向是“中国特色应用型技术 大 学 ”[3]。 从 本 质 上 看 是 高 等性 、专 业性、技术性与人文性的统一，其办学定位应以应用性技术研发与应用技术型人才培养为主，以服务地方经济社会建设为学校办学目标。可以看出，地方本科高校的应用型人才目标定位既区别了以学术性、研究型人才培养为主的学术培养研究型大学，也不同于以技术训练为主的职业技术教育，是二者的中间地带，其人才规格既要求具有较强的岗位技能，又具有一定的理论理解、技术创新的能力，是“工匠”与“学者”两级的中间。应用型本科院校在学习、借鉴同类院校转型改革中的典型经验和做法的同时，结合自身实际情况，立足学校定位，加强内涵建设，紧密对接行业，深化产教融合，希望走出具有自身特色的转型改革之路。

如何协调教学和科研工作，一直困扰着高校教师，尤其是青年教师，多数教师不否认教学和科研呈正相关关系，但教学和科研孰重孰轻？有人认为应该突出教学的中心地位，把主要精力放在教学质量提升上；也有人认为与成熟本科院校相比，应用型高校的科研影响力弱、不具优势，不应作为教师发展的重点。 教学科研失衡究其原因，首先是思想层次的误区会 让 教 学 与 科 研 相 互 脱 节[4]，教 师 在 上 课 过 程 中 只 会单一地讲解课本知识，为学生灌输某种思想，师生无法在学术领域架设沟通的桥梁；而部分教师过于注重学术论文发表的篇数和等级，对于将个人研究成果和课题如何通过引入课堂教学、 引导学生参与研究、培养学生创新能力的精力远远不足。 其次，教学与科研的时间相互对立。科研任务重的专家教授极少有机会能参与到本科教学之中，而承担大量本科教学工作量的教师，由于繁重的教学任务，挤占了科研时间，科研成果和项目少，无法实现教学和科研的有效融合。

以我校自动化专业为例，目前很难做到科研服务教学，科研引导教学的合理融合。 我校地处安徽省黄山市，作为一座国内外知名的旅游城市，生态环境是城市建设的重中之重，企业数量较少，高新技术企业更是屈指可数。 在这样的大环境下，教师和学生都甚少有机会接触到专业领域中的新兴技术，教师自身知识储备跟不上行业发展速度，无法及时更新教学内容，把握行业关注热点，进而不能高质量完成应用型本科人才的培养目标。 其次，作为涵盖方向众多的成熟专业，在教师队伍建设中没有设定专业发展以及人才培养的主线，教师的科研方向较为分散，无法形成团队来进行某些领域的深入研究，从而导致整体科研力量薄弱，甚至呈现科研完全被教学任务淹没的态势。 再次，由于场地和其他因素限制，教师之间在教学、科研上的沟通太少，在各自的课程教学中得到的经验和教训不能共享，不能推广，甚至在专业内部也强化了“隔行如隔山”的特点，不利于整体教学效果的提高。 最后，教师自身对科研和教学的关系定位不明确，将二者分立来进行时间和精力上的投入选择，从而造成过重的压力和负担，教学效果往往事倍功半。

2 科研思维引导教学的主要模式分析

针对应用型本科人才培养过程中出现的科研与教学难以融合的问题，以我校自动化专业的现状为分析实例，提出以科研思维引导应用型本科教学的改革方案，并进行实践与探究，从而实现科研与教学两大重要职能的合理融合，圆满达到应用型人才的培养目标。具体可以按照以下几种模式进行改革。

2.1 确立专业发展和人才培养的主线

自动化专业涵盖控制科学、计算机技术、电子技术、机械工程等多学科领域，作为一所地方院校无法面面俱到，应该在充分调研目前行业发展热点和未来趋势的基础上，结合黄山市相关企业的人才需求以及教研室师资队伍的教育背景，权衡出一条综合收益最大化、既适合又可行的专业发展主线，集中力量做人才的优势培养，既可以服务地方，又给毕业生充分的就业选择通道。

2.2 建设教师梯队

围绕专业发展和人才培养的主线，制定出中长期的教师队伍建设规划。通过企业挂职、国内外访学或进修等多种方式，力求将教师队伍的科研方向聚焦在专业发展的主线附近，从而形成真正的科研团队。 同时，在科技高速发展的一线锻炼一段时间，更利于准确把握行业发展热点，捕捉未来发展趋势。

2.3 开展多元化交流模式

定期开展研讨会，交流科研现况和心得，轮流进行主题报告，有利于对彼此的科研工作进行深入了解，便于相互帮助和开展合作；不定期邀请专家教授或企业高级技术人员座谈，讨论行业发展热点和人才需求；另外，将课程以相近的学科类别进行分组，组内轮流听课，通过讨论可以根据需要合并或删减重复的教学内容，制定阶梯型知识体系教学，既可以实现高效教学，又可以在相互交流中取长补短，提升整体教学效果。

2.4 实践科研思维引导教学

围绕专业发展和人才培养的主线，教师在各自负责的课程中进行案例选取，挖掘该知识点的科研潜能，检索最新的科研动态，将其引入教学环节，引导学生脱离书本的理论知识，尝试在工程需要的角度进行多方位思考，并通过搜集资料、仿真模拟或实验求证等方式强化知识的实际运用能力，同时了解行业热点，提高学习兴趣。

3 科研思维引导教学的实践与分析

以《模拟电子技术》课程为例，作为高等学校理工科电类各专业的基础课，处于各专业教学的中间环 节 ，是 学 生 基 本 素 质 形 成的关键 课 程[5]。 这门 课 程从基本概念入手，注重训练学生应用电路理论的方法解决电子技术问题。以下几个实例是将科研思维引入课程教学的尝试和探索。

3.1 从半导体基本知识引出科研热点石墨烯

课程开篇在介绍半导体的基本知识时，按导电能力将自然界的物质分为导体、绝缘体和半导体。而学生对导体的理解通常就只有金属，除此以外，有些教材上提到电解液和碳，学生对于碳的同素异形体（图 1）和其应用领域知之甚少。 但从科研思维的角度出发，如今石墨烯（碳的同素异形体之一）的研究与应用正是科研界的热点，涉及集成电路、航运、金融、建筑多个领域。

图1 碳的同素异形体

石墨烯是一种二维的单层碳原子结构材料。2004 年英国曼彻斯特大学物理 学家 Andre Geim 和Konstantin Novoselov 成 功 从 石 墨 中 分 离 出 石 墨 烯 ，证实它可以单独存在，并凭借该领域的创新研究获得了 2010 年诺贝尔物理学奖。 石墨烯是目前出现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，被称为“新材料之王”，科学界对之寄予厚望，甚至 有科学家 预言石 墨 烯将“彻 底 改变 21 世纪”[6]。

通过对石墨烯的优异性能和广阔应用前景的介绍，让学生了解到该领域科研界的最新热点和发展态势，以及各国研究单位和企业的技术水平及市场举措，拓展学生知识面，与国际前沿科研信息的接轨可以开阔视野。

3.2 从半导体可控导通性认识无触点开关

半导体由于可控导通性，可用作无触点开关。学生对开关的理解大多停留在开启和关闭两个简单的状态，即两片金属（触点）接触时使电流形成回路，不接触时电流开路。 但从科研的角度，开关按照用途、结构、接触类型等要分为很多种。最简单的开关在选择触点金属时也需要考虑很多因素，如该材料对抗腐蚀的程度、电导率、硬度、机械强度、成本及是否有毒等。

而半导体无触点开关是借电路中半导体器件的可控导通性来实现电路通断。 它是 20 世纪 50 年代后发展起来的，大都采用晶闸管及其控制电路组成，主要特点是没有可运动的触头部件，导通和关断时不出现电弧或火花。半导体无触点开关的优点是电流可以做得较大，耐反压值高，控制门极功耗小，导通和关断时间短，工作寿命长，环境适应性好，工作效率高等。 例如，对有触点的开关，操作频率高于 36次/小时以上时就很困难了，但半导体无触点开关则操 作频率 每 小时可 达 数万次 至 数十 万次[7]。

通过对开关有触点和无触点的区分，引导学生对看似简单的问题多思考，通过了解半导体无触点开关的优势，明白在实际生产中一个简单器件—开关都需要研究其结构、分类、参数等很多因素，从而理解课程理论和工程应用的差别与联系。

3.3 从整流管的参数反观二极管的伏安特性

整流二极管一般为平面型硅二极管，用于各种电源整流电路中。选用整流二极管时，主要应考虑其最大整流电流、最大反向工作电流、截止频率及反向恢复时间等参数。普通串联稳压电源电路中，对整流二极管的反向恢复时间要求不高，而开关稳压电源的整流电路及脉冲整流电路中，应选用工作频率较高、反向恢复时间较短的整流二极管或选择快恢复二极管、肖特基整流二极管。

反向恢复时间是指电流通过零点，由正向转换到规定低值的时间间隔。通过二极管的伏安特性曲线（图 2），学生会认为二极管电压由正向变为反向时，电流立刻变为零。 实际器件并不是这样，而是一段时间内反向电流始终增大，然后再逐渐变小，可以简单理解为电荷存储效应引起的，反向恢复时间就是存储电荷耗尽所需要的时间。这个反向电流的峰值会增加二极管的损耗，也会引起较大的电磁干扰，频率越高损耗越严重。而且反向恢复时间会限制二极管的使用频率，因为反向恢复阶段还没恢复，就对下一个脉冲做出反应，会使二极管在正、反向都可导通，失去了最基本的单向导电性，起不到开关作用，完全无法工作。因此整流二极管的反向恢复时间是非常重要的参数。

通过对实际器件的参数进行拓展了解，使学生可以更加深刻地理解书本上所学到的伏安特性曲线中每个部分的意义，对器件结构的设计以及参数的目标需求做进一步的思考，形成更为扎实的理论基础。

图2 二极管的伏安特性

4 总结与展望

合理定位地方本科高校教学与科研的关系，需要客观分析教学与科研的内在联系，从发展方向、学校功能、办学目标、人才培养规格等方面探讨学校本身的特点，为教学与科研找到准确的关系定位。

本文以自动化专业模拟电子技术课程为例，将科研思维引入课程教学，对几个基本知识点进行拓展，将理论与工程应用相结合，让学生初步感受到学有所用，理解课程教学内容与实际应用的联系和差别，从而提升学习兴趣，同时了解专业领域的技术需求和发展趋势。

[1]陈畅子.应用型科研对促进应用 技 术 型 大 学 教 学 的 探 究[J].才智，2016（11）:25.

[2]叶汝坤.论应用型本科院校教学 科 研 复 合 型 师 资 的 培 养[J].中国高等教育评估，2016（1）:31-34，38.

[3]万发.地方院校教学与科研关 系 的 定 位 与 实 现 [J].中 国 高 校科技，2016(6)：41-43.

[4]徐丽，李立辉.创新型人才培养中的教学与科研的融合探析[J].时代金融旬刊，2016（9）:288-289.

[5]李 月 乔 .模 拟 电 子 技 术 基 础 [M].北 京 ： 中 国 电 力 出 版 社 ，2015：1-35.

[6]刘 建 影.石 墨 烯 如 何 走 出 实 验 室[J].创 新 今 日 谈 ，2015（12）: 1-10.

[7]无 触 点 开 关 的 概 述 及 优 点 [EB/OL].电 子 电 路 网 http://www. cndzz.com/.2012-09-25.

责任编辑：胡德明

The Practice and Exploring of Applied Undergraduate Teaching Based on Scientific Research Thinking——Taking Analog Electronic Technology Teaching As an Example

Bao Jie,Zhao Lei,Shi Yungui
（School of Mechanical and Electrical Engineering,Huangshan University,Huangshan 245041,China）

With the continuous transformation of higher education mode in China,the training target for applied talents of local undergraduate colleges is more and more clear.Different from research-oriented universities and vocational and technical education,applied talents are required to have both job skills and innovative ability,hence a large demand for teachers excellent both in teaching and scientific research. This article,taking Analog Electronic Technology teaching for automation major of applied undergraduate colleges as an example,brings scientific research thinking into the course teaching.Through the connection of curriculum theory and engineering application,a kind of intuitive practice cognition can be given to the students,so as to enhance their interest in learning,and help them understand the technical requirements and development trend of the field.

scientific research thinking;applied talents;teaching

G642

：A

：1672-447X(2017）03-0121-04

2016-12-01

安徽省教育厅重大教学改革研究项目（2013zdjy146）；安徽省教育厅质量工程项目（2011289；2012zy071；2014xnzx018；2016jyxm0978）；黄山学院教研项目（2014KCGG01；2015SFKG03；2016JXYJ11）

鲍婕（1982-），辽宁抚顺人，黄山学院机电工程学院副教授，研究方向为半导体技术与工艺。